Отдельные научные факты, указывающие на связь между электричеством и магнетизмом, к числу которых относятся намагничивающее действие молнии, намагничивание с помощью разряда лейденской банки, справедливость закона обратных квадратов как для электрических, так и для магнитных явлений, не давали тем не менее устойчивых представлений о такой связи. Необходимым звеном в продвижении исследований по связи между электрическими и магнитными явлениями должен был стать опыт, напрямую связывающий эти явления, планомерно повторяемый и поддающийся количественный интерпретации. Таким опытом стал знаменитый и гениальный по своей простоте опыт Эрстеда по действию электрического тока на магнитную стрелку. Ганс Христиан Эрстед (1777—1851) родился в г. Рудкебинге (Дания) в семье аптекаря. После окончания Копенгагенского университета в 1797г. Эрстед получил диплом фармацевта. Через два года после окончания университета Эрстед защитил докторскую диссертацию. Вся научная карьера Эрстеда состоялась в Копенгагенском университете, где он с 1806 г. был профессором. Увлеченный идеей о единстве сил природы, Эрстед задумался о связи между электричеством и магнетизмом, и такая связь была им обнаружена в 1820 г. Эрстед, понимая значимость своего открытия, описал его в специально изданной брошюре и разослал ее известным европейским ученым. Опыты Эрстеда были вскоре многократно проверены многими экспериментаторами, что, по существу, и положило начало экспериментальной электродинамике. Из опытов Эрстеда следовало, что ток, протекающий в прямолинейном проводнике, ориентированном вдоль земного меридиана, отклоняет магнитную стрелку от направления меридиана. Удивительным было прежде всего то обстоятельство, что сила, действующая между магнитным полем и элементом тока (участком проводника), была «силой повора- 169 Раздел II. Основные направления классической науки Ганс Христиеан Эрстед чивающей», а не направленной по прямой, соединяющей элемент тока и конец магнитной стрелки. Это была сила неньютоновского типа! Эрстед дал неправильное и путанное толкование обнаруженного им явления. Электрическими и магнитными явлениями Эрстед продолжал заниматься и после своего гениального открытия. Он одним из первых высказал мнение о взаимной связи между световыми, электрическими и магнитными явлениями, независимо от других исследователей открыл термоэлектрический эффект и создал первый термоэлемент — устройство, преобразующее тепловое воздействие в электрический сигнал (электродвижущую силу). Научные заслуги Эрстеда были признаны во всем мире. Он стал членом нескольких европейских академий наук, в том числе Петербургской. В честь ученого единица напряженности магнитного поля названа «эрстед». Первую попытку создания теории, соединяющей электрические и магнитные явления, предпринял французский ученый Андре-Мари Ампер (1775-1836). А.-М. Ампер родился в Лионе в семье коммерсанта. Ампер не посещал никаких учебных заведений и тем не менее благодаря своим уникальным способностям и трудолюбию добился всестороннего образования. Он много читал на латыни, с двенадцати лет разбирался в дифференциальном исчислении, к четырнадцати годам проштудировал «Энциклопедию» Даламбера и Дидро. Трагическое событие — казнь отца в 1793 г. по обвинению в контрреволюционной деятельности — заставило Ампера искать средства к существованию, так как все имущество семьи было конфисковано. Ампер дает частные уроки, преподает физику и химию в школе г. Бурга. Первый научный труд Ампера был посвящен теории вероятности. Этот труд был высоко оценен Даламбером и Лапласом. По их ходатайству Ампер был принят репетитором в Политехническую школу Парижа. С тех пор Ампер много времени уделяет педагогической деятельности. Ампера отличали широкий научный кругозор и разнообразие научных интересов. Он занимался вопросами химии, оптики, биологии, математики. Однако его имя связано, прежде всего, с исследованиями в области электродинамики, основателем которой он считается. К этой области исследований Ампер пришел, заинтересовавшись опытами Эрстеда. В течение семи лет с 1820 по 1827г. Ампер проводил исследования по электромагнетизму и изложил их в сочинении «Теория электродинамических явлений, выведенных исключительно из опыта». Термин «электродинамика» был введен Ам- Андре-Мари Ампер 170 3. Электричество и магнетизм пером так же, как и термин «электростатика», что четко определило различия между явлениями, связанными с покоящимися электрически заряженными телами (электростатика), и явлениями, связанными с электрическим током, то есть с движением зарядов (электродинамика). Первые опыты Ампера были направлены на определение взаимодействия между проводниками с током. Ампер установил, что проводники с одинаково направленными токами притягиваются, а с противоположно направленными — отталкиваются. Опыты с катушкой с током, которую Ампер назвал соленоидом, показали, что действие такой катушки может рассматриваться через эквивалентное действие постоянного магнита. Исследуя магнитное поле кругового тока (рамки с током), Ампер пришел к гениальной идее, ставшей самым весомым вкладом Ампера в науку: «постоянный» магнетизм объясняется существованием внутри магнита элементарных круговых токов. Существование «магнитной» жидкости Ампером, таким образом, отвергалось. По Амперу, магнетизм — проявление электричества. Он пишет: «Итак, мы приходим к тому неожиданному результату, что магнитные явления вызываются исключительно электричеством и что нет никакой иной разницы между двумя полюсами магнита, чем их положение относительно токов, из которых этот магнит состоит...». Закон Ампера определяет силу, с которой действует магнитное поле на участок проводника с током. Направление этой силы (силы Ампера) определяется известным правилом левой руки. Отметим, что понятие «магнитного поля» не было известно Амперу, а теория Ампера базировалась на представлении о мгновенной передаче электромагнитного взаимодействия (на так называемом принципе дальнодействия). Идея поля появилась позже в работах Фарадея и Максвелла.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Магнитное действие тока. Эрстед. Ампер» з дисципліни «Історія науки»
